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燃燒熱能源 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.理解燃燒熱的概念，掌握有關(guān)燃燒熱的計算。 2.了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用，知道節(jié)約能源、提高能量利用率的實際意義?！緦W(xué)習(xí)過程】 一、燃燒熱 1．定義：在 101 kPa時，lmol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。 (1) 在101 kPa時，生成穩(wěn)定的氧化物。 如C完全燃燒應(yīng)生成CO2(g)，而生成CO(g)屬于不完全燃燒；又如H2燃燒生成液態(tài) H2O，而不是氣態(tài)水蒸氣；S對應(yīng)的是SO2等。 (2) 可燃物以lmol作為標(biāo)準(zhǔn)進行測量。如C2H2的燃燒熱為1 299.6 kJ/mol，表示在101kPa時，1mol C2H2完全燃燒生成CO2和H2O(l)時放出1 299.6 kJ的熱量。 (3) 燃燒熱通常是由實驗測得的。文字?jǐn)⑹鋈紵裏釙r，用正值或ΔH表示，如CH4的燃燒熱為890.3 kJmol－1或ΔH＝－890.3 kJmol－1。 (4) 燃燒熱是以1 mol純物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以1 mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，故在表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式中常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。如表示C8H18(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式應(yīng)寫成C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518 kJ/mol；而不能寫成2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ/mol。 2．研究物質(zhì)燃燒熱的意義：了解化學(xué)反應(yīng)完成時產(chǎn)生熱量的多少，以便更好地控制反應(yīng)條件，充分利用能源。 3. 燃燒熱、中和熱的比較： 4.燃燒熱的計算 (1)已知燃燒熱(ΔH)求反應(yīng)放出的熱量(Q放)，Q放＝n(可燃物)|ΔH| (2)已知一定物質(zhì)的量的可燃物完全燃燒放出的熱量(Q放)，該物質(zhì)的燃燒熱ΔH＝－ 二、能源 1．定義：能提供能量的資源，它包括化石燃料、陽光、流水、風(fēng)力、潮汐以及柴草等。 2．化石燃料：化石燃料包括煤、石油和天然氣?；剂暇哂刑N藏量有限，不能再生；利用率低；污染環(huán)境等特點。 3．新能源：新能源包括太陽能、氫能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能等。最有希望的新能源是太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。這些新能源的特點是資源豐富，且有些可以再生，為再生性能源，對環(huán)境沒有污染或污染少。 (1)太陽能能量巨大，取之不盡，用之不竭，清潔無污染，不需開采和運輸。缺點是能量密度小，受地域和季節(jié)的影響大。 (2)氫能有三大優(yōu)點：一是燃燒熱值高，二是資源豐富，三是無毒、無污染。缺點是儲存、運輸困難。 (3)地?zé)崮芴N藏豐富，已被應(yīng)用。 (4)風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，風(fēng)能能量巨大。缺點是其具有不穩(wěn)定性，受地區(qū)、季節(jié)、氣候影響較大。 4．解決能源危機的方法： (1)開源節(jié)流，提高能源的利用率。調(diào)節(jié)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比例，節(jié)約油氣資源，加大科技投入。 (2)新能源的開發(fā)。太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能是最有希望的新能源。這些新能源資源豐富，有些為可再生能源，并且在使用時對環(huán)境幾乎沒有污染。 【當(dāng)堂檢測】 1. 下列說法正確的是 (　　) A．硫完全燃燒生成二氧化硫時，放出的熱量為硫的燃燒熱 B．在25 ℃、101 kPa時，1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱 C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJmol－1，可知CO的燃燒熱為283 kJmol－1 D．乙炔的燃燒熱為1 299.6 kJmol－1，則2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反應(yīng)的ΔH＝－2 599.2 kJmol－1 2. 25 ℃、101 kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的反應(yīng)熱為57.3 kJ/mol，辛烷的燃燒熱為5 518 kJ/mol。下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(　　) A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ/mol B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ/mol C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－5 518 kJ/mol D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－5 518 kJ/mol 3. 以下幾個熱化學(xué)方程式，能表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式是(　　) A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝110.5 kJ/mol B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol 4. 已知下列熱化學(xué)方程式：①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJmol－1③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJmol－1④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1?；卮鹣铝袉栴}： (1)表示H2燃燒的熱化學(xué)方程式是 ，表示C不完全燃燒的熱化學(xué)方程式是 ，表示H2、C的燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別是 、________；H2的燃燒熱ΔH為________，C的燃燒熱為________。 (2)燃燒1 g H2生成液態(tài)水，放出的熱量為________。 (3)已知CO的燃燒熱為283.0 kJmol－1，現(xiàn)有CO、H2和CO2組成的混合氣體116.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，完全燃燒后放出總能量為867.9 kJ，且生成18 g液態(tài)水，則混合氣體中H2為________L，CO在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)約為________(精確至小數(shù)點后2位)。 5.已知下列熱化學(xué)方程式： ①CaCO3(s)===CaO＋CO2(g)　ΔH＝177.7 kJ ②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝－131.3 kJmol－1 ③H2SO4(l)＋NaOH(l)===Na2SO4(l)＋H2O(l)ΔH＝－57.3 kJmol－1 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1 ⑤CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJmol－1 ⑥HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3 kJmol－1 ⑦2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJmol－1 ⑧C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－a kJmol－1 ⑨2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－b kJmol－1 (1)上述熱化學(xué)方程式中，不正確的有______，表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式有 。 (2)反應(yīng)③、⑥的反應(yīng)物不同，反應(yīng)熱卻相同的原因是 。 答案與解析 題號 答案 解析 1 C 選項A沒有指明硫的物質(zhì)的量為1 mol；選項B中沒有指明1 mol碳完全燃燒生成CO2；選項D中熱化學(xué)方程式的生成物水應(yīng)為液態(tài)，反應(yīng)熱ΔH與其不對應(yīng) 2 B A項，產(chǎn)物為2 mol H2O，ΔH應(yīng)為－57.3 kJ/mol2＝－114.6 kJ/mol，所以A錯，B對；C項H2O應(yīng)為液態(tài)，所以C錯；D項，ΔH應(yīng)為－5 518 kJ/mol2＝－11 036 kJ/mol 3 B A項，C(s)燃燒未生成穩(wěn)定氧化物CO2(g)，故其反應(yīng)熱不能叫燃燒熱；B項，符合燃燒熱的定義；C項，H2雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物H2O(l)，但由于其反應(yīng)熱表示的是2 mol H2完全燃燒時的熱量變化，故不能叫燃燒熱；D項，參加燃燒的H2雖然是1 mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反應(yīng)熱也不為H2的燃燒熱 4 (1)①②?、邸、佟、堋? －285.8 kJmol－1　393.5 kJmol－1 (2)142.9 kJ　 (3)22.4　0.39 (2)熱量Q＝n|ΔH|＝285.8 kJ/mol＝142.9 kJ。(3)m(H2O)＝18 g→n(H2O)＝1 mol→n(H2)＝1 mol→V(H2)＝22.4 L，n(CO)＝ mol←Q(CO)＝582.1 kJ←Q(H2)＝285.8 kJ，V(CO)＝ mol22.4 L/mol，所以CO的體積分?jǐn)?shù)＝≈0.39 5 (1)①②③?、堍? (2)兩個反應(yīng)實質(zhì)均為H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，所以反應(yīng)熱相同 (1)因為①中CaO沒標(biāo)狀態(tài)，且反應(yīng)熱應(yīng)為ΔH＝＋177.7 kJmol－1；②為吸熱反應(yīng)，ΔH>0; ③中除H2O外，其他物質(zhì)的狀態(tài)不是“l(fā)”應(yīng)為“aq”，因此①②③錯誤。燃燒熱是1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量，故④⑤能正確表示燃燒熱。(2)雖然反應(yīng)物不同，但反應(yīng)實質(zhì)都是H＋(aq)和OH－(aq)反應(yīng)生成H2O(l)，所以反應(yīng)熱相同